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Multitalent Wärmepumpe

Multitalent Wärmepumpe

Wie der „umgekehrte Kühlschrank“ für behagliche Wärme sorgt

13.02.21
Multitalent Wärmepumpe

Wärmepumpen gewinnen die Energie aus der Erde, dem Wasser oder der Luft. Foto: Dirk Schumann - stock.adobe.com

Heizen ohne Brennstoff – das soll nicht nur nach Meinung der Bundesregierung die Zukunft des Heizens sein. Ein Multitalent unter den ökologischen Heizsystemen ist die Wärmepumpe. Sie gewinnt ihre Energie aus der vorhandenen Umgebungswärme aus dem Erdreich, der Luft oder dem Grundwasser. Bereits heute sind rund eine Million Wärmepumpen in Deutschland im Einsatz. Unter den günstigsten Voraussetzungen können die Einsparungen nach Angaben des Bundesverbandes Wärmepumpe bis zu 50 Prozent betragen. Ein weiterer Vorteil dieser Technik: Man ist unabhängig von fossilen Brennstoffen und deren Import. Und Wärmepumpen sind zukunftssicher, da sie bereits heute die gesetzlichen Anforderungen von morgen erfüllen.

Es gibt unterschiedliche Formen der Wärmepumpen beziehungsweise der Wärmequelle: Bei der Luft-Luft-Wärmepumpe wird die Abluft der Lüftungsanlage genutzt, um ein Gebäude zu heizen. Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe wird der Umgebungsluft die Wärme entzogen. Sie zeichnet sich unter anderem durch einen einfachen Einbau und geringe Koten aus, ist aber weniger effizient als die folgenden Versionen. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe) nutzt die Wärme aus dem Erdreich – entweder durch kostenintensive Erdsonden oder durch Flächenkollektoren. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe holt die Wärme aus einem Wasserreservoir – meist handelt es sich um Grundwasser. Die Wahl der Wärmequelle hängt stark von den lokalen Begebenheiten ab. Für die Flächenkollektoren benötigt man beispielsweise auch ein entsprechend großes Grundstück. Das Wärmemedium beschreibt die Form, wie die Wärme über ein entsprechendes Verteilsystem in die Räume geleitet wird. Bis auf die Luft-Luft-Wärmepumpe geschieht dies klassisch über Wasser und Heizkörper. Bei der Luft-Luft-Version wird die warme Luft über die Lüftungsanlage verteilt. Betrieben wird die Wärmepumpe mit Strom, den man etwa zu einem großen Teil mit einer Photovoltaikanlage gewinnen kann.

So funktioniert die Wärmepumpe

Im Grunde folgt die Wärme immer dem Temperaturgefälle vom Wärmeren zum Kälteren. Die Wärmepumpe hingegen funktioniert gerade andersherum. Sie verschiebt das Temperaturgefälle vom Kalten ins Wärmere. Denn ihre Funktionsweise entspricht der eines Kühlschrankes. Der Kühlschrank entzieht seinem Inneren die Wärme und gibt sie nach außen ab. Die Wärmepumpe entzieht dem Außen die Wärme und gibt sie in die Innenräume ab. Die Wärmepumpe besteht aus drei Teilen: der Wärmequellenanlage, die der Umgebung die Energie entnimmt. Die eigentliche Wärmepumpe macht diese Energie nutzbar und übergibt diese an das Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Energie im Haus verteilt beziehungsweise zwischenspeichert. Wie bereits beschrieben, ist die Wärmequellenanlage dafür zuständig, die Energie aus Luft, Wasser oder Erde zu gewinnen. In ihr zirkuliert eine Flüssigkeit, die mit einem Frostschutzmittel versetzt ist. Diese Flüssigkeit transportiert die gewonnene Energie weiter zur Wärmepumpe.

Bei der Luft-Luft-Wärmepumpe wird die Energie über Ventilatoren aus der Luft gewonnen und weitertransportiert. In der eigentlichen Wärmepumpe angekommen, kommt ein zweiter Kreislauf ins Spiel. Denn in der Wärmepumpe befindet sich ein Kältemittel. Trifft nun die gewonnen Energie über einen Wärmetauscher auf das Kältemittel, verdampft dieses. Der Dampf wird zu einem Kompressor weitergeleitet, wodurch sich das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels erhöht. Von da aus geht es weiter zum Verflüssiger, der das Kältemittel kondensiert, wodurch es seine Wärme wieder abgibt. Das nun wieder flüssige Kältemittel geht zurück zum Verdampfer. Nun muss die Energie aber noch in den Innenraum. Dafür ist das Wärmeverteil- und Speichersystem zuständig. Das darin zirkulierende Heizmittel ist Wasser, das die Wärme aufnimmt, die das Kältemittel im Verflüssiger abgibt, und leitet sie an die Heizkörper oder einen Warmwasserspeicher weiter. Die Wärmepumpe ist ein in sich geschlossenes System, das autark funktionieren kann.